3. Методические указания по проектированию

СИСТЕМЫ АСН

5.1 Система асн с коническим сканированием диаграммы направленности

Функциональная схема одного из каналов данной системы изображена на

рисунке 5.1. На рисунке 5.4 изображена структурная схема систем АСН.

В рассматриваемую систему АСН входят следующие устройства:

- пеленгационное устройство (антенна - А, смеситель - СМ, гетеродин - Г,

усилитель промежуточной частоты - УПЧ, видеодетектор - ВД, детектор

огибающей - ДО, фильтр частоты сканирования - Ф, фазовый детектор - ФД,

КП

КП

Р

Дв

От канала азимута

У2

А

КЗ

У1

Исполнительное устройство

Усилительно-преобра-

СМ

УПЧ

ВД

ДО

Ф

ФД

Г

ГОН

зующее устройство

Приемник

U_стр

В канал

азимута

Пеленгационное устройство

« π/2»

В канал азимута

Рисунок 5.1 - Функциональная схема системы АСН с коническим сканированием диаграммы направленности (один канал)

Y Направл ение

максимума

Н ачало отсчета для азимутальной Цель

п лоскости

А РСН

α₁ α₀

ψ₀

α₂ γ 0₁ X

υ γ₀

α

υ₂

0 υ₁

Начало отсчета для угломестной плоскости

Рисунок 5.2 - Пространственное представление метода

генератор опорного напряжения - ГОН );

- усилительно- преобразующее устройство (корректирующее звено - КЗ, электронный усилитель - У1, усилитель мощности - У2);

- исполнительное устройство (исполнительный двигатель - Д, редуктор - Р, карданный подвес - КП ).

В рассматриваемой системе [5, с.156; 7,c.286] с помощью излучения антенны в пространстве формируется узкая иглообразная диаграмма направленности шириной 1 -5 градусов, максимум которой смещается на угол γ₀ от равносигнального направления (рисунок 5.2). Под действием сигнала с генератора опорного напряжения ГОН осуществляется вращение

(сканирование) луча диаграммы направленности с угловой скоростью Ω

(180-300 рад/сек) относительно равносигнального направления.

Вся информация об угловом положении цели заключена в огибающей

принятого сигнала: глубина модуляции определяет величину углового

отклонения цели γ oт равносигнального направления, а фаза огибающей

по отношению к фазе опорного напряжения с ГОН - направление

рассогласования. Подробное изложение принципов построения и работы системы с последовательным сравнением сигналов дано в [8].

Используя основное уравнение радиолокации, среднее значение

амплитуды импульсов на выходе УПЧ можно записать в виде

где k_п - коэффициент передачи высокочастотной преобразующей части

ПРМ, k_УПЧ - коэффициент усиления УПЧ, g_вх - входная проводимость смесителя, G (γ₀) - нормированное значение коэффициента направленного действия антенны в точке максимума γ₀ , работающей на излучение и

прием, γ₀ - угол смещения максимума диаграммы направленности от

равносигнального направления .

На практике k_п = 0,25- 0,3; g_вх = 0,02 Сим.

Коэффициент амплитудной модуляции принятого сигнала от цели

, где - нормированное значение

крутизны диаграммы направленности в точке максимума β = γ₀.

Для параболических отражателей можно задаться следующей функцией

G(β)

, [град],

где β - текущее значение угла. Тогда k_m= 5,6 γ₀ / θ₀². Причем k_m принимает максимальное значение при γ₀ = 0,43 θ₀.

Среднеквадратическое значение выходных шумов УПЧ определяется выражением

где Δƒ_ш - шумовая полоса УПЧ, для согласованного ПРМ составляющая

1 /τ_и , k_ш - коэффициент шума УПЧ (k_ш = 3÷4); R_Э - эквивалентное

входное сопротивление УПЧ (R_Э ≈ 150 Ом). Обычно после УПЧ в

современных системах используются линейные амплитудные детекторы.

Уровень выходного сигнала УПЧ, при котором возможно линейное детектирование, зависит от типа детектора и составляет приблизительно

2-3 В.

При расчетах можно полагать, что независимо от дальности до цели и ее эффективной площади рассеяния уровень полезного сигнала, принятого на

равносигнальном направлении, значительно превышает уровень собственных шумов ПРМ. При отношении сигнала к шуму на входе линейного детектора, большем 3-4, отношение сигнала к шуму на выходе линейного детектора близко к половине соответствующего отношения на входе детектора.

Таким образом, можно считать, что на выходе линейного детектора будет

последовательность видеоимпульсов со средним значением (5.1), промодулированных по амплитуде напряжением частоты сканирования

с коэффициентом модуляции m и широкополосный шум со

среднеквадратическим значением .

С видеодетектора ПРМ видеоимпульсы поступают на детектор

огибающей (пиковый детектор), затем в фильтр частоты сканирования, после

которого сигнал поступает на два квадратурных фазовых детектора: угла

места, азимута. При рассмотрении только одного углового канала,

максимальное значение полезного сигнала в канале управления

, (5.3)

где - коэффициент передачи фильтра частоты сканирования

( ≈ 0,7-0,9); - коэффициент передачи фазового детектора,

γ - угловое положение цели.

Выражение (5.3) позволяет определить крутизну пеленгационной

характеристики

. (5.4)

Основная мощность шума на выхода детектора огибающей сосредоточена

в области частот 0 - . Учитывая, что период следовании импульсов

значительно меньше периода сканирования, спектральную мощность шума в полосе фильтра частоты сканирования можно считать постоянной и равной

. При этом уровень возмущающего воздействия (белого

шума), отнесенного к входу системы, будет иметь следующий вид

. (5.5)

После подстановки (5.4) в (5.5) окончательно получим

, (5.6)

где n - отношение сигнал/шум на выходе УПЧ.

Как уже отмечалось, для осуществления линейного детектирования в

ПРМ с «сильным» сигналом необходимо обеспечить на выходе УПЧ

n ≥ 3÷4.

Выражения (5.1), (5.2) позволяют определить необходимую для этого

мощность ПРД

Полученные значения крутизны пеленгационной характеристики ,

уровня помехи N_ш и данные о входном воздействии, его производной и ускорении, о чем студентам специальности 210304(201600) известно из курса «Радиоавтоматика», позволяют произвести динамический синтез всей

системы АСН и рассчитать ошибки углового сопровождения.